▲定州電廠全景圖。

“提交的鑒定材料完整規(guī)范，符合鑒定要求”“該項目針對我國發(fā)電控制系統(tǒng)自主可控與智能化的重大需求，建立了智能發(fā)電控制體系架構(gòu)與理論方法”“突破了發(fā)電控制系統(tǒng)軟硬件國產(chǎn)化替代及換代升級的技術(shù)瓶頸”“智能發(fā)電控制系統(tǒng)、成套裝備及算法軟件，實現(xiàn)了智能發(fā)電控制技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”……近日，“自主可控智能發(fā)電控制系統(tǒng)”項目通過中國電機工程學會和中國自動化學會共同組織的成果鑒定。

通過突破關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸，“自主可控智能發(fā)電控制系統(tǒng)”實現(xiàn)了從技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的全鏈條創(chuàng)新。目前，其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣300余臺套，涵蓋核電、火電、燃氣聯(lián)合循環(huán)、水電、風電、光伏、分布式能源、熱網(wǎng)等不同場景。與會專家一致認為，“自主可控智能發(fā)電控制系統(tǒng)”整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，標志著我國工業(yè)控制領(lǐng)域核心技術(shù)攻關(guān)取得重大突破。

時代呼喚：能源轉(zhuǎn)型下的自主可控之路

在全球能源變革的背景下，我國能源行業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的深刻轉(zhuǎn)型。電力產(chǎn)業(yè)作為關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其供應(yīng)與安全直接關(guān)系到國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展全局?！叭欢?，長期以來，作為電站自動控制核心的分散控制系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)受制于人，存在重大安全隱患?！比A北電力大學副校長房方指出，特別是在智能化、網(wǎng)絡(luò)化趨勢下，核心芯片等部件受網(wǎng)絡(luò)攻擊的風險顯著增加，斷供風險對國家能源安全構(gòu)成潛在挑戰(zhàn)。

21世紀以來，全球范圍內(nèi)發(fā)生多起網(wǎng)絡(luò)安全問題引發(fā)的重大能源安全事件，例如2010年的“震網(wǎng)”病毒攻擊伊朗核設(shè)施，2015年和2016年烏克蘭電網(wǎng)遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊導致大面積停電等。這些事件表明，能源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全問題已經(jīng)成為全球性挑戰(zhàn)。我國作為能源消費大國，面臨的網(wǎng)絡(luò)安全風險也很嚴峻。確保發(fā)電控制系統(tǒng)自主可控，對于維護我國能源安全、提高電力系統(tǒng)運行效率和質(zhì)量具有至關(guān)重要的意義。

為此，國家能源局發(fā)布《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》時，第一次將智能發(fā)電的內(nèi)容和發(fā)展需求寫入規(guī)劃，攻關(guān)發(fā)電機組先進運行控制技術(shù)與示范應(yīng)用。房方表示，“十四五”期間，智能發(fā)電得到發(fā)電企業(yè)的高度認可，形成建設(shè)熱潮。

自主創(chuàng)新：產(chǎn)學研協(xié)同攻克技術(shù)難關(guān)

面對嚴峻挑戰(zhàn)，我國科研人員和工程師們迎難而上，積極尋求突破。由國家能源集團牽頭，聯(lián)合中國華能集團、中國華電集團等大型能源企業(yè)，攜手華北電力大學等高校以及多家科研機構(gòu)共同組建攻關(guān)團隊，研發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的智能發(fā)電控制系統(tǒng)。

“這項工作難度極大，涉及控制理論、人工智能、計算機、網(wǎng)絡(luò)通信等多個學科領(lǐng)域，需要跨學科、跨領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新?！表椖恐饕撠熑酥弧⒅袊こ淘涸菏縿⒓楸硎?，“我們團隊克服重重困難，經(jīng)過多年潛心研究，終于成功研發(fā)出‘自主可控智能發(fā)電控制系統(tǒng)’，實現(xiàn)了從跟跑到并跑再到領(lǐng)跑的跨越?！?/span>

劉吉臻接受記者采訪時指出，在“十五五”期間，智能控制技術(shù)將迎來進一步迭代升級，這不僅是技術(shù)發(fā)展的重要階段，也是規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵時期。智能發(fā)電控制系統(tǒng)將更加深入地與市場化機制相結(jié)合，在保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、促進新能源消納、提升能源利用效率等方面發(fā)揮更加重要的作用。

“自主可控智能發(fā)電控制系統(tǒng)”在國家重點研發(fā)計劃和國家發(fā)改委、國家能源局重點專項等項目支持下，項目團隊歷經(jīng)十余年，聯(lián)合攻關(guān)與自主研發(fā)，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，首創(chuàng)自主可控智能發(fā)電控制系統(tǒng)、智能發(fā)電控制系統(tǒng)安全防御體系，攻克了智能發(fā)電成套控制算法與優(yōu)化決策關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了電力生產(chǎn)控制區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)、算法、算力的高效組織調(diào)度和彈性擴展，實時數(shù)據(jù)存儲規(guī)模提升10倍以上，提升檢索速率20倍以上，可支持不少于35種發(fā)電智能計算、65種數(shù)據(jù)分析和20種主流機器學習算法；突破了傳統(tǒng)的被動邊界防護模式，內(nèi)生免疫功能資源占用≤5%，縱深防護延遲時間減少50%；首次實現(xiàn)大型燃煤發(fā)電機組全程近零操作運行，運行人員操作次數(shù)降低90%以上，達到少人干預的運行新目標。

中國自動化學會發(fā)電自動化專業(yè)委員會秘書長孫長生表示，根據(jù)2022年中國自動化學會發(fā)電自動化專業(yè)委員會的測試結(jié)論，系統(tǒng)實現(xiàn)了全國產(chǎn)化，整體性能和功能達到國家行業(yè)的要求。系統(tǒng)的可信控制終端在功能性和安全性方面，均達到國家及行業(yè)對關(guān)鍵設(shè)備的安全標準要求。系統(tǒng)大量應(yīng)用先進的控制策略和智能算法，實現(xiàn)了機組安全、高效、環(huán)保、靈活的智能化目標。系統(tǒng)平臺具有高度開放性，功能模塊豐富，信息系統(tǒng)安全，展現(xiàn)出自適應(yīng)、自學習、自驅(qū)動、自恢復、自組織的智能化特征。

成效顯著：技術(shù)領(lǐng)先與經(jīng)濟效益雙贏

劉吉臻指出：“‘自主可控智能發(fā)電控制系統(tǒng)’的成功研發(fā)和應(yīng)用，不僅解決了我國發(fā)電控制系統(tǒng)長期依賴進口的難題，更重要的是為我國能源行業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展提供了堅實技術(shù)支撐。”

“根據(jù)統(tǒng)計，機組供電煤耗指標平均下降1.55克/千瓦時，每年可節(jié)約燃料9765噸。根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度計劃及安全約束系統(tǒng)計算的記錄，機組AGC負荷響應(yīng)速率達2%，一次調(diào)頻合格率提升至90%以上，兩個細則考核轉(zhuǎn)虧為盈?！狈糠皆趨R報中列舉了一系列數(shù)據(jù)。

此外，該系統(tǒng)還大幅降低了運行人員的操作量，提高了機組的運行效率和安全性。例如，國能河北定州發(fā)電有限公司的1號600兆瓦機組在應(yīng)用該系統(tǒng)后，實現(xiàn)了人工智能算力與工業(yè)控制系統(tǒng)的高效融合，通過智能建模、智能控制、智能診斷、智能尋優(yōu)等智能化應(yīng)用功能，全面提升系統(tǒng)各項性能指標，在國內(nèi)首次實現(xiàn)了燃煤機組復雜流程全程自主的高效靈活運行和近零干預操作，日均操作量穩(wěn)定在300次以內(nèi)，大幅減小了運行人員的操作和監(jiān)盤壓力，提高了系統(tǒng)安全性和可靠性。

“‘自主可控智能發(fā)電控制系統(tǒng)’的核心技術(shù)優(yōu)勢在于其先進的理論和體系架構(gòu)、自主可控的全國產(chǎn)軟硬件、安全可信的縱深防御體系、成套的智能控制與優(yōu)化決策技術(shù)?！眹苤巧铧h委書記、董事長鐘震接受記者采訪時表示，實現(xiàn)關(guān)鍵核心電力裝備自主國產(chǎn)化的途徑是硬件芯片國產(chǎn)化替代、操作系統(tǒng)國產(chǎn)化和軟件自主研發(fā)。目前，我國工業(yè)級芯片門類正在逐步健全中，某些關(guān)鍵裝備中的芯片之前一直采用國外產(chǎn)品，國內(nèi)同類產(chǎn)品在性能和功能上存在一定差距，當前階段必須研究一些特定的性能補償技術(shù)、適配技術(shù)，同時加強與國內(nèi)芯片制造商合作，開展工業(yè)級芯片的適配應(yīng)用，逐漸實現(xiàn)控制系統(tǒng)中各類硬件芯片的國產(chǎn)化替代，包括控制器、工控機、I/O卡件等的核心芯片，確?？刂葡到y(tǒng)的自主可控和安全可靠。

在業(yè)內(nèi)人士看來，“自主可控智能發(fā)電控制系統(tǒng)”的研發(fā)成功，是我國科技創(chuàng)新的又一重大成果，它不僅為我國能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了新動力，也為全球能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化貢獻了中國智慧和中國方案。